온도측정 센서의 이해와 온도 측정 실험

소개글

온도측정 센서의 이해와 온도 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실 험 목 적

2. 실 험 내 용

3. 실험장치 및 준비물

4. 실 험 방 법

5. 실험 보고서 내 용

6. 참 고 문 헌

8. 부 록

본문내용

백금, Rhodium 30%-백금- Rhodium 6%)
B열전대는 +쪽에 RH 30%를 포함한 백금 RH과 -쪽에 RH 6%를 포함한 백금 RH합금을 사용한 열전대이다. 백금에 RH의 함유량을 증가함에 따라 융점 및 기계적인 강도가 상승하고 또 순백금(pt)의 사용중에 생기는 +쪽으로부터 -쪽으로의 (RH)확산에 의한 열기전력의 특성의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한 열전대이다. 또 중성분위기 중에서의 연속 사용이 가능하고 환원성 분위기 중에서도 보통의 R열전대에 비하여 수명이 길다. 이 열전대는 R.S열전대에 비하여 고온에서 사용되는 반면 저온에서는 열기전력이 극히 작기 때문에 정도는 떨어진다. 특히 고온에 있어서 정밀 측정과 내구성이 요구되는 경우 이 열전대를 권장한다.　
-R 열전대(백금, Rhodium 13%-백금)
R 열전대 +쪽에 Pt, Rh(13%)합금과 -쪽에 순 Pt를 사용한 열전대입니다. 극히 고순도 백금(99.999-99.9999%)의 귀금속을 사용하고 있기 때문에 KS규격에 의한 0.25%의 오차를 충분히 만족시키는 고정도를 갖고 있다. 이 열전대를 진공중 및 환원성 분위기중, 금속증기, 분위기 중에서 직접 사용하는 것을 피한다. 사용은 다음 사항에 충분한 배려를 필요로 한다. 보호관 및 전열관에는 철함유량이 낮은 고순도 알루미나 재질을 사용하여야 한다. 또 열전대 자체의 취급에도 주의를 요하며 손의 땀이나 기름으로 오손되지 않도록 알코올, 벤젠 등으로 오염을 제거하는 것이 중요하다.
-S 열전대(백금, Rhodium 10%-백금)
S열전대는 +쪽에 Pt, Rh(10%) 합금과 -쪽에 순 Pt를 사용한 열전대이다.1886년에 르. 자트리에 의해서 개발된 열전대이며 역사적인 경위로 IPTS(국제실용온도)에서는 안티몬의 용응정(630.74℃)으로부터 금의 용융점(1064.43℃)까지의 온도 표준으로 사용되며, 1981년의 KS개정에 의하여 KS화 되었다. 사용할 때에는 R열전대와 같은 주의가 필요하다.　
-K 열전대(chromel-Alumel)
K 열전대는 +쪽에 Cr을 약 10% 포함한 Ni-Cr합금(chromel)과 -쪽에 Al, Mn을 조금 포함한 Ni합금(Alumel)을 사용한 열전대이다. 미국 호스킨스사에서 1906년 A.L. Marsh 에 의해서 개발되었고 그 후 개량을 더하여 현재 공업용의 열전대로서 가장 넓게 사용되며 신뢰성이 높다.이 열전대는 고온(약1200)까지 사용이 가능하고 기전력특성의 직선성이 양호하며 비교적 내열, 내식성이 높은 것이 특징이다. 또 금속증기 공기중 및 O2, N2, Co2 가스(gas)중에서 기전력은 안정되어 있다. 그러나 환원성(H2, Co)가스 중 또 산소분압이 낮은 조건에 대해서는 크로멜(chromel)선의 열화 \"Green Rot\"라 불리는 Cr선택 산화현상이 생겨 이 때문에 기전력 치가 크게 저하하여 큰 오차가 생기는 경우가 있으므로 사용할 때에는 충분한 배려가 필요하다.
-E 열전대(chromel-constantan)
E 열전대는 +쪽에 K열전대와 같은 Ni-Cr합금(chromel)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용한 열전대이다. 공업용 열전대로서는 기전력특성이 가장 높은 것이 특징이다. 우리나라에서도 수요가 급격히 증대하고 대형화력, 원자력 발전 등에 채용되고 있다. 사용할 때에는 K열전대와 같은 배려가 필요하다. 또 현재 사용되고 있는 열전대 중에서는 전기저항이 가장높기 때문에 사용계기 선택에 충분한 주의가 필요하다.
-J 열전대(Iron-constantan)
+쪽에 순철(Fe)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan)을 사용한 열전대이다. J 열전대는 환원성 분위기 중에서 사용에 적절하고 기전력 특성이 E열전대에 이어서 높은 것이 특징이다. 또 비교적 값이 싸기 때문에 손쉽게 측정을 할 경우에 편리한 열전대이다. 그러나 수분을 포함한 산화분위기 중에서는 산화가 심하므로 사용할 때에는 충분한 주의가 필요하다.
-T 열전대(Copper-constantan)
이 열전대는 +쪽에 순동(Cu)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용한 열전대이다. T열전대는 비교적 저온(-200-300 ℃)에 사용되고 약산화 분위기 또는 환원분위기 중에서의 사용에 적당하다. 기전력은 안정되어 정도가 높고 또 취급이 간단하므로 실험실 등에서 많이 사용되고 있다.
주)각종 열전대 E, J, T 어느쪽도 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용하고 있다. 그러나 호칭이 같아도 각각 +쪽의 종류에 따라 Cu-Ni합금(constantan)의 배합비를 변화시켜 열기전력 특성을 조정하고 있다. 따라서 이들 열전대 소선의 -쪽과의 호환성은 없으므로 주의해야 한다.
브리지 회로의 응용
회로의 동작
브리지 회로는 미소한 변화를 측정할 때 적합한 회로입니다. 여기에서는 휘스톤브릿지 (Wheastone Bridge ) 를 응용한 회로를 소개 합니다.
일반적인 휘스톤 브릿지를 이용하여 전위차를 검출하는 방법이 가장 간단한 사용법입니다. 이 회로도의 경우는 연산증폭기에 부궤환이 걸려있지 않기 때문에 연산효증폭기가 곧바로 포화해 버립니다. 이 문제는차동증폭기를 사용하면 해결 할 수 있습니다. 다만 차동증폭기의 입력 임피던스가 낮으면 측정되는 저항값에 영향을 주기 때문에 충분히 높게 하지 않으면 안 됩니다.　가능하면 인스트르멘테이션앰프를 사용하면 좋을 것입니다.
휘이트스톤 브리지(Wheastone Bridge) :
저항의 미세한 변화를 전압으로 출력해 주는 회로로서 계측회로에 많이 이용됩니다. 다음 회로는 저항 Rx와 Ry의 비를 구하는 회로입니다.
저항값을 R1=R2로 해 두면
연산증폭기는 반전 증폭회로가 되므로 기준전원의-1배 전압을 출력 합니다. 그렇기 때문에 R1의 위쪽과R2의 아래쪽은 서로 반대전압이 되므로 Rx와 Ry가같을때 출력전압(Vo)은 0V가 됩니다. 그리고 0V를 중심으로 Rx 와 Ry의 비에따른 전압이 출력 됩니다. 콘덴서 C1은 고주파 이득을감쇄시켜서 안정된 동작을 하도록 하기 위한 것입니다. 저항의 비를 정밀하게 측정하는 경우에 이와 같은 회로가 이용됩니다.

키워드

온도측정,   실험,   열전대,   RTD,   온도계